不銹鋼網(wǎng)負(fù)載氫鈦納米線薄膜及其結(jié)構(gòu)、光催化性能優(yōu)化.pdf

1、一維氫鈦酸及鈦酸鹽納米材料在光催化、染料敏化太陽能電池、鋰電池電極、氣體傳感器、儲氫材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。研發(fā)一種設(shè)備要求低、反應(yīng)溫和、操作簡單且能夠適應(yīng)多襯底材料的氫鈦酸納米材料通用制備方法具有十分重要的意義。本文成功地在覆蓋TiO2籽晶層的不銹鋼網(wǎng)表面負(fù)載氫鈦酸納米線薄膜，研究了不同工藝參數(shù)對其形貌的影響，初步探索了“一鍋”制備大面積(～960cm2)不銹鋼網(wǎng)負(fù)載氫鈦酸納米線薄膜的放大實(shí)驗(yàn)。測試了薄膜的光催化降解染料羅丹明B

2、性能，以及雙氧水、硫酸添加等對光催化效率的改善作用。采用熱水處理、熱處理等方法對制備的氫鈦酸納米線薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能調(diào)控。最后，測試了大片樣品光催化降解羅丹明B、磺基水楊酸、苯酚等有機(jī)物的循環(huán)性能，以及市政自來水溶液體系中有機(jī)物的降解特性。
　　論文獲得主要結(jié)論如下:
　　1.氫鈦酸納米線薄膜的制備:在Ti-H2O2溶液體系中，以海綿鈦為鈦源，溶液中添加三聚胺和硝酸，80℃低溫環(huán)境下在覆蓋溶膠-凝膠TiO2籽晶層的不銹鋼網(wǎng)表面

3、制備了均勻稠密的氫鈦酸納米線薄膜。系列工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間6～48h、雙氧水濃度20～30wt.％、硝酸量11.5M9.2mL/L、三聚氰胺量0.385～1.93g/L均可獲得稠密的氫鈦酸納米線薄膜，工藝穩(wěn)定性較好。放大實(shí)驗(yàn)顯示，通過兩次溶膠-凝膠浸漬提拉干燥熱處理制備TiO2籽晶層，可以在直徑35cm不銹鋼網(wǎng)基底上負(fù)載氫鈦酸納米線薄膜。
　　2.氫鈦酸納米線薄膜光催化性能測試及改善:2.5×2.5cm2不銹鋼網(wǎng)負(fù)

4、載的氫鈦酸納米線薄膜光催化降解50mL、初始濃度為0.005mM的羅丹明B溶液，2h降解率為82.1％，但循環(huán)穩(wěn)定性不理想。硫酸添加有利于光催化降解性能的提高，添加5×10-2M硫酸降解率提高18.9％。雙氧水的添加也有利于光催化降解性能的提高，添加20ppm雙氧水，降解率提高17.3％，過高濃度的雙氧水則不利于光催化降解性能提高。
　　3.氫鈦酸納米線薄膜的結(jié)構(gòu)和光催化性能調(diào)控:不銹鋼網(wǎng)負(fù)載氫鈦酸納米線薄膜經(jīng)80℃熱水處理48h

5、后，其光催化降解性能最優(yōu)，此時(shí)，氫鈦酸納米線分解轉(zhuǎn)化為納米顆粒堆積呈線狀的銳鈦礦TiO2;90℃熱水處理顯著加快氫鈦酸納米線轉(zhuǎn)化進(jìn)程。200℃爐熱處理1h后，氫鈦酸納米線形貌和結(jié)構(gòu)均未發(fā)生變化，但其光催化性能大幅下降;550℃爐熱處理1h氫鈦酸納米線完全分解轉(zhuǎn)化為細(xì)小晶粒堆積的線狀銳鈦礦TiO2。大片樣品550℃爐熱處理1h，添加20ppm雙氧水光催化降解初始濃度0.01mM羅丹明B溶液循環(huán)降解10次仍能保持100％降解率，光催化降解1